RU2700229C1 - Blisk blades electropolishing method - Google Patents

Blisk blades electropolishing method Download PDF

Info

Publication number
RU2700229C1
RU2700229C1 RU2018135780A RU2018135780A RU2700229C1 RU 2700229 C1 RU2700229 C1 RU 2700229C1 RU 2018135780 A RU2018135780 A RU 2018135780A RU 2018135780 A RU2018135780 A RU 2018135780A RU 2700229 C1 RU2700229 C1 RU 2700229C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
blisk
granules
blades
electrically conductive
polishing
Prior art date
Application number
RU2018135780A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Аскар Джамилевич Мингажев
Николай Константинович Криони
Алиса Аскаровна Мингажева
Раис Калимуллович Давлеткулов
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет"
Priority to RU2018135780A priority Critical patent/RU2700229C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2700229C1 publication Critical patent/RU2700229C1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25FPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
    • C25F3/00Electrolytic etching or polishing
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25FPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
    • C25F3/00Electrolytic etching or polishing
    • C25F3/16Polishing

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Abstract

FIELD: technological processes.
SUBSTANCE: invention relates to electropolishing blisk blades and can be used in turbomachinery construction when processing blisk blades compressors of gas turbine engines, to ensure required physical-mechanical and operational properties of parts of turbomachines, as well as preparatory operation before ion-implantation modification of part surface and application of protective ion-plasma coatings. Method comprises filling working container with electroconductive granules, fixing blisk on holder, immersion blisk into electroconductive granules, which fill working container and made in the form of porous granules from sulphonated copolymer of styrene-divinylbenzene, pores of which are filled with electrolyte without formation of an electrolyte film on the outer surface of the granule, connection blisk to anode, and granules to cathode and polishing till preset roughness of vane surface is obtained blisk, wherein blisk are immersed into electroconductive granules partially at depth, providing complete immersion of segment blisk with located in its centre blade, and electroconductive granules are brought into continuous reciprocating motion with amplitude of 22 kHz in direction along back and trough of blade, which provides uniform washing with electrically conducting granules of back and trough of blade, and rotated blisk relative to its axis with speed providing for polishing of surface of blisk blades to obtain a given roughness in at least one turning cycle blisk relative to its axis.
EFFECT: higher quality and uniformity of parts surface treatment.
6 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к электрополированию лопаток блисков и может быть использовано в турбомашиностроении при обработке лопаток блиска компрессоров газотурбинных двигателей, для обеспечения необходимых физико-механических и эксплуатационных свойств деталей турбомашин, а также в качестве подготовительной операции перед ионно-имплантационным модифицированием поверхности детали и нанесением защитных ионно-плазменных покрытий.The invention relates to electropolishing blisk blades and can be used in turbomachinery for blisk blades for compressors of gas turbine engines to provide the necessary physical, mechanical and operational properties of turbomachine parts, as well as a preparatory operation before ion implantation modification of the surface of the part and the application of protective ion plasma coatings.

Рабочие лопатки компрессора газотурбинного двигателя (ГТД) в процессе эксплуатации подвергаются воздействиям значительных динамических и статических нагрузок, а также эрозионному разрушению. Исходя из предъявляемых к эксплуатационным свойствам требований, для изготовления лопаток компрессора газовых турбин применяются титановые сплавы, которые по сравнению с техническим титаном имеют более высокую прочность, в том числе и при высоких температурах, сохраняя при этом достаточно высокую пластичность и коррозионную стойкость.The working blades of the compressor of a gas turbine engine (GTE) during operation are exposed to significant dynamic and static loads, as well as erosive destruction. Based on the requirements for operational properties, titanium alloys are used for the manufacture of gas turbine compressor blades, which, in comparison with technical titanium, have higher strength, including at high temperatures, while maintaining a sufficiently high ductility and corrosion resistance.

Однако лопатки турбин обладают повышенной чувствительностью к концентраторам напряжения. Поэтому дефекты, образующиеся в процессе изготовления этих деталей, недопустимы, поскольку вызывают возникновение интенсивных процессов разрушения. Это вызывает проблемы при механической обработке поверхностей деталей турбомашин. В этой связи развитие способов получения высококачественных поверхностей деталей турбомашин является весьма актуальной задачей.However, turbine blades are highly sensitive to voltage concentrators. Therefore, the defects formed in the manufacturing process of these parts are unacceptable, since they cause the occurrence of intense destruction processes. This causes problems when machining surfaces of turbomachine parts. In this regard, the development of methods for producing high-quality surfaces of turbomachine parts is a very urgent task.

Наиболее перспективными методами обработки лопаток турбомашин являются электрохимические методы полирования поверхностей [Грилихес С.Я. Электрохимическое и химическое полирование: Теория и практика. Влияние на свойства металлов. Л., Машиностроение, 1987.], при этом наибольший интерес для рассматриваемой области представляют методы электролитно-плазменного полирования (ЭПП) деталей [например, Патент ГДР (DD) №238074 (А1), МПК C25F 3/16, опубл. 06.08.86., а также Патент РБ №1132, МПК C25F 3/16, 1996, БИ №3].The most promising methods for processing turbomachine blades are electrochemical methods of polishing surfaces [Griliches S.Ya. Electrochemical and chemical polishing: Theory and practice. Effect on the properties of metals. L., Mashinostroenie, 1987.], while the methods of electrolyte-plasma polishing (EPP) of the details are of the greatest interest for the field under consideration [for example, Patent GDR (DD) No. 238074 (A1), IPC C25F 3/16, publ. 08/06/86., As well as Patent RB No. 1132, IPC C25F 3/16, 1996, BI No. 3].

Известен способ полирования металлических поверхностей, включающий анодную обработку в электролите [Патент РБ №1132, МПК C25F 3/16, 1996, БИ №3], а также способ электрохимического полирования [Патент США №5028304, МПК В23Н 3/08, C25F 3/16, C25F 5/00, опубл. 02.07.91.]A known method of polishing metal surfaces, including anodic processing in an electrolyte [RB Patent No. 1132, IPC C25F 3/16, 1996, BI No. 3], as well as an electrochemical polishing method [US Patent No. 5028304, IPC B23H 3/08, C25F 3 / 16, C25F 5/00, publ. 07/02/91.]

Известные способы электрохимического полирования не позволяют производить качественное полирование поверхности лопаток блисков.Known methods of electrochemical polishing do not allow high-quality polishing of the surface of blades of blisk.

Известен также способ электролитно-плазменного полирования деталей из титановых сплавов [Патент РФ №2373306, МПК C25F 3/16. Способ многоэтапного электролитно-плазменного полирования изделий из титана и титановых сплавов. Бюл. №32, 2009], включающий погружение детали в электролит, содержащий окислитель, фторсодержащее соединение и воду, формирование вокруг обрабатываемой поверхности детали парогазовой оболочки и зажигание разряда между обрабатываемой деталью и электролитом путем подачи на обрабатываемую деталь электрического потенциала.There is also a method of electrolyte-plasma polishing of parts made of titanium alloys [RF Patent No. 2373306, IPC C25F 3/16. The method of multi-stage electrolyte-plasma polishing of products from titanium and titanium alloys. Bull. No. 32, 2009], which includes immersing the part in an electrolyte containing an oxidizing agent, a fluorine-containing compound and water, forming a gas-vapor shell around the workpiece surface and igniting a discharge between the workpiece and the electrolyte by applying an electric potential to the workpiece.

Однако известный способ [Патент РФ №2373306, МПК C25F 3/16] является многостадийным, что приводит с одной стороны к возрастанию сложности процесса обработки деталей, снижению качества и надежности процесса обработки из-за необходимости обеспечения большего количества параметров процесса и их соотношений, а также к повышению его трудоемкости.However, the known method [RF Patent No. 2373306, IPC C25F 3/16] is multi-stage, which leads, on the one hand, to an increase in the complexity of the processing of parts, a decrease in the quality and reliability of the processing process due to the need to provide more process parameters and their ratios, and also to increase its complexity.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому способу является способ ионного полирования металлической детали, заключающийся в заполнении электропроводящими гранулами рабочий контейнер установки, выполненный их электропроводного материала, закрепление детали на держателе, погружении детали в электропроводящие гранулы, заполняющие контейнер, подключении детали к аноду, а контейнера к катоду. [WO 2017186992 - |Method for smoothing and polishing metals via ion transport by means of free solid bodies, and solid bodies for carrying out said method. Опубл. 2017.11.02].The closest technical solution to the claimed method is a method of ion polishing a metal part, which consists in filling the working container of the installation with electrically conductive granules, made of electrically conductive material, fixing the part on the holder, immersing the part in electrically conductive granules filling the container, connecting the part to the anode, and the container to cathode. [WO 2017186992 - | Method for smoothing and polishing metals via ion transport by means of free solid bodies, and solid bodies for carrying out said method. Publ. 2017.11.02].

Однако известный способ [WO 2017186992] не позволяет обеспечить высокое качество поверхности детали за счет неравномерности взаимодействия гранул с обрабатываемой поверхностью лопаток блиска.However, the known method [WO 2017186992] does not allow to ensure high quality of the surface of the part due to the uneven interaction of the granules with the treated surface of the blades of blisk.

Кроме того, способ-прототип [WO 2017186992] не может быть применен к обработке лопаток блисков, имеющих большие размеры, поскольку при обработке изделий, имеющих значительную площадь поверхности выделяется чрезмерное количество тепла, что делает процесс нестабильным и приводит к возникновению дефектов на поверхности лопаток. При этом обработка крупных изделий, к которым относятся блиски компрессора ГТД, требуется значительное количество электроэнергии и при реализации процесса полирования в этих условиях резко снижается к.п.д. обработки.In addition, the prototype method [WO 2017186992] cannot be applied to the processing of blisk blades having large sizes, because when processing products having a significant surface area, excessive heat is generated, which makes the process unstable and leads to defects on the surface of the blades. At the same time, the processing of large products, which include blades of a gas turbine compressor, requires a significant amount of electricity and, when the polishing process is implemented under these conditions, the efficiency decreases sharply. processing.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение качества обработки и надежности процесса полирования лопаток блисков за счет обеспечения равномерного взаимодействия гранул с поверхностью обрабатываемой детали и уменьшения площади обработки.The task to which the invention is directed is to improve the quality of processing and the reliability of the process of polishing blades of blisk by ensuring uniform interaction of granules with the surface of the workpiece and reducing the processing area.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение качества и однородности обработки поверхности деталей.The technical result of the invention is to improve the quality and uniformity of the surface treatment of parts.

Технический результат достигается за счет того, что в способе электрополирования лопаток блиска, включающем заполнение электропроводящими гранулами рабочего контейнера, закрепление блиска на держателе, погружение блиска в электропроводящие гранулы, заполняющие рабочий контейнер и выполненные в виде пористых гранул из сульфированного сополимера стирол-дивинилбензола, поры которых заполнены электролитом без образования пленки электролита на внешней поверхности гранулы, подключении блиска к аноду, а гранул к катоду, и полирование до получения заданной шероховатости поверхности лопаток блиска, в отличие от прототипа блиск погружают в электропроводящие гранулы частично на глубину, обеспечивающую полное погружение сегмента блиска с находящейся в его центре лопаткой, а электропроводящие гранулы приводят в непрерывное возвратно-поступательное движение амплитудой 22 кГц в направлении вдоль спинки и корыта лопатки, обеспечивающем равномерное омывание электропроводящими гранулами спинки и корыта лопатки и вращают блиск относительно его оси со скоростью, обеспечивающей полирование поверхности лопаток блиска до получения заданной шероховатости по крайней мере за один цикл поворота блиска относительно его оси.The technical result is achieved due to the fact that in the method of electropolishing blisk blades, including filling electrically conductive granules of a working container, securing blisk on a holder, immersing blisk in electrically conductive granules filling a working container and made in the form of porous granules of a sulfonated styrene-divinylbenzene copolymer, the pores of which filled with electrolyte without the formation of an electrolyte film on the outer surface of the granule, connecting the blisk to the anode, and the granules to the cathode, and polishing to Obtaining a given surface roughness of the blaze blades, unlike the prototype, blisk is immersed partially in the depth of the electrically conductive granules, which ensures full immersion of the blisk segment with the blade located in its center, and the electrically conductive granules result in a continuous reciprocating motion with an amplitude of 22 kHz in the direction along the back and the trough of the scapula, providing uniform washing with electrically conductive granules of the back and the trough of the scapula and rotate the blisk about its axis with a speed that ensures polishing the surface of the blades blisks to obtain a predetermined roughness on at least one cycle of rotation about its axis blisks.

Кроме того возможны следующие приемы способа: электропроводящие гранулы приводят в возвратно-поступательное движение возвратно-поступательным движением рабочего контейнера; используют рабочий контейнер выполненный из электропроводного материала, а подключение гранул к катоду производят за счет их контакта с поверхностью контейнера; в качестве гранул используют сферические частицы диаметром от 0,4 до 1,2 мм или овальные частицы размерами от 0,3 до 1,4 мм; полирование осуществляют в среде аргона, при этом в качестве блиска используют блиск турбины из титанового сплава, а в качестве электролита используют водный раствор смеси NH4F и KF при содержании NH4F - от 5 до 15 г/л и KF - от 30 до 50 г/л.In addition, the following methods are possible: electrically conductive granules are driven in a reciprocating motion by the reciprocating movement of the working container; use a working container made of electrically conductive material, and the granules are connected to the cathode due to their contact with the surface of the container; spherical particles with a diameter of from 0.4 to 1.2 mm or oval particles with a size of from 0.3 to 1.4 mm are used as granules; Polishing is carried out in an argon atmosphere, wherein as blisks used Blisk turbine of a titanium alloy and the electrolyte is an aqueous solution of a mixture of NH 4 F and KF at a content of NH 4 F - from 5 to 15 g / l and KF - 30 to 50 g / l

Сущность заявляемого способа, возможность его осуществления и использования иллюстрируются представленными ниже примерами.The essence of the proposed method, the possibility of its implementation and use are illustrated by the examples below.

Изобретение поясняется следующей схемой. На фиг. 1 и 2 показан процесс электрополирования лопатки блиска. На фиг. 1 представлен блиск в процессе полирования лопаток, на фиг. 2 - блиск в процессе полирования лопаток (вид сверху. Фигуры 1 и 2 содержат: 1 - блиск; 2 - лопатка блиска; 3 - текущая (обрабатываемая) лопатка блиска; 4 - рабочий контейнер; 5 - электропроводные гранулы; 6 - держатель блиска. (Стрелками показано возвратно-поступательное движение рабочего контейнера; скругленной стрелкой - направления вращения блиска).The invention is illustrated by the following scheme. In FIG. 1 and 2 show the process of electropolishing blisk blades. In FIG. 1 shows a blister in the process of polishing the blades, in FIG. 2 - blisk in the process of polishing the blades (top view. Figures 1 and 2 contain: 1 - blisk; 2 - blisk blade; 3 - current (processed) blisk blade; 4 - working container; 5 - conductive granules; 6 - blisk holder. (The arrows indicate the reciprocating movement of the working container; the rounded arrow indicates the direction of rotation of the blisk).

Заявляемый способ электрополирования лопаток блиска осуществляется следующим образом (фиг. 1 и 2). Обрабатываемый блиск 1 закрепляют на держателе блиска 6 и погружают нижнюю его часть (сегмент) в рабочий контейнер 4 с электропроводящими гранулами 5, прикладывают к обрабатываемому блиску 1 положительный электрический потенциал (анод), а к электропроводящим гранулам - отрицательный электрический потенциал (катод), придают электропроводящим гранулам 5 возвратно-поступательное движение по одному из выбранных режимов. Блиск 1 погружают в электропроводящие гранулы частично, охватывая только его сегмент (фиг. 1), причем погружение осуществляют на глубину, обеспечивающую полное погружение текущей обрабатываемой лопатки 3, находящейся в центре сегмента блиска 1. Электропроводящие гранулы 5 приводят в возвратно-поступательное движение в направлении вдоль спинки и корыта лопатки 3 (показано стрелками), обеспечивающем равномерное омывание электропроводящими гранулами 5 спинки и корыта лопатки 3 и вращают блиск 1 относительно его оси со скоростью обеспечивающей полирование поверхности лопаток блиска 1. При этом возвратно-поступательное движение электропроводящих гранул 5 могут быть созданы за счет возвратно-поступательных движений рабочего контейнера 4 или блиска 1. Блиск 1 закрепляют на держателе с возможностью поворота блиска 1 вокруг своей оси, устанавливают текущую лопатку блиска 3 перед рабочим контейнером 4 (фиг. 1), а погружение текущей лопатки блиска 3 в электропроводящие гранулы 5 осуществляют опусканием блиска 1 перемещая вниз держатель 6 (фиг. 1). Причем в процессе полирования текущей лопатки блиска 3 обеспечивают возвратно-поступательное движения гранул во всем объеме рабочего контейнера 4, а в процессе обработки текущей лопатки 3 блиска 1, держатель 6 поворачивает блиск 1 вокруг его оси постепенно погружая в электропроводящие гранулы 5 очередную обрабатываемую лопатку 2, которая становится текущей (обрабатываемой в данный момент)лопаткой 3. Указанный цикл последовательного полирования лопаток блиска 2 повторяют до окончания полирования всех лопаток блиска 2.The inventive method of electropolishing blades blisk is as follows (Fig. 1 and 2). The processed blisk 1 is fixed on the blisk holder 6 and its lower part (segment) is immersed in a working container 4 with electrically conductive granules 5, a positive electric potential (anode) is applied to the processed blisk 1, and a negative electric potential (cathode) is applied to the electrically conductive granules, attached electrically conductive granules 5 reciprocating motion in one of the selected modes. Blisk 1 is immersed partially in the electrically conductive granules, covering only its segment (Fig. 1), and immersion is carried out to a depth that ensures full immersion of the current processed blade 3 located in the center of the blisk segment 1. Electrically conductive granules 5 are driven in a reciprocating direction along the back and trough of the blade 3 (shown by arrows), which provides uniform washing with electrically conductive granules 5 of the back and trough of the blade 3 and rotates the blisk 1 relative to its axis with a speed providing polishing the surface of blisk blades 1. In this case, the reciprocating motion of the electrically conductive granules 5 can be created due to the reciprocating movements of the working container 4 or blisk 1. Blisk 1 is fixed to the holder with the ability to rotate blisk 1 around its axis, the current blisk 3 is installed in front of the working container 4 (Fig. 1), and the immersion of the current blade Blisk 3 in the electrically conductive granules 5 is carried out by lowering the Blisk 1 by moving down the holder 6 (Fig. one). Moreover, in the process of polishing the current blade Blisk 3 provide reciprocating motion of the granules in the entire volume of the working container 4, and in the process of processing the current blade 3 Blisk 1, the holder 6 turns the blisk 1 around its axis by gradually immersing in the electrically conductive granules 5 another processed blade 2, which becomes the current (currently processed) blade 3. The specified cycle of sequential polishing of blades of blisk 2 is repeated until the completion of polishing of all blades of blisk 2.

Для полирования каждой лопатки блиска 2 используют рабочий контейнер 4 в виде коробки, выполненной с возможностью обеспечения возвратно-поступательного движения при помощи одного из известных способов. Рабочий контейнер 4 выполняют электроизолированным с внешней его стороны. Причем для лучшей герметизации рабочего контейнера 4.To polish each blisk blades 2, use a working container 4 in the form of a box made with the possibility of providing reciprocating motion using one of the known methods. The working container 4 is electrically insulated from its outer side. Moreover, for better sealing of the working container 4.

Процесс полирования может осуществляться при плотности тока 0,2-10 А/см2. В качестве электропроводящих гранул 5 могут использоваться, либо сферические частицы диаметром от 0,4 до 1,2 мм, либо овальные частицы размерами от 0,3 до 1,4 мм, а также пористые гранулы 5 из материала, обеспечивающего заполнение пор электролитом без образования пленки электролита на внешней поверхности гранулы 5, например, гранулы 5 выполненные из сульфированный сополимер стирол-дивинилбензола. Полирование может осуществляться в среде аргона, особенно при полировании деталей из титана и титановых сплавов, в частности лопаток блиска 2 турбины. При полировании блиска 1 из титанового сплава в качестве электролита может использоваться водный раствор смеси NH4F и KF при содержании NH4F - от 5 до 15 г/л и KF - от 30 до 50 г/л. Кроме того, в процессе полирования может дополнительно производится относительное движение обрабатываемого блиска 1 и рабочего контейнера 4 в режимах возвратно-поступательного движения. Процесс полирования осуществляют до получения заданной величины шероховатости поверхности лопаток блиска 1.The polishing process can be carried out at a current density of 0.2-10 A / cm 2 . As the electrically conductive granules 5, either spherical particles with a diameter of 0.4 to 1.2 mm, or oval particles with a size of 0.3 to 1.4 mm, as well as porous granules 5 of a material that provides filling of pores with an electrolyte without formation can be used electrolyte films on the outer surface of granule 5, for example granules 5 made of a sulfonated styrene-divinylbenzene copolymer. Polishing can be carried out in an argon atmosphere, especially when polishing parts made of titanium and titanium alloys, in particular blades of blisk 2 of a turbine. When polishing blisk 1 from a titanium alloy, an aqueous solution of a mixture of NH 4 F and KF can be used as an electrolyte with an NH 4 F content of 5 to 15 g / l and KF of 30 to 50 g / l. In addition, during the polishing process, the relative movement of the treated blisk 1 and the working container 4 in the modes of reciprocating motion can additionally be performed. The polishing process is carried out to obtain a given value of the surface roughness of the blades of blisk 1.

Возвратно-поступательные движения электропроводящих гранул 5 позволяют обеспечить равномерное воздействие на всю обрабатываемую поверхность текущей лопатки 3 и тем самым повысить качество и однородность ее поверхности. Кроме того, за счет создание однородных условий для всего объема гранул обеспечивается равномерное протекание электрических процессов, в частности ионного переноса при обработки лопатки.The reciprocating motion of the electrically conductive granules 5 can provide a uniform effect on the entire machined surface of the current blade 3 and thereby improve the quality and uniformity of its surface. In addition, due to the creation of homogeneous conditions for the entire volume of granules, a uniform flow of electrical processes is ensured, in particular, ion transfer during blade processing.

При осуществлении способа происходят следующие процессы. При возвратно-поступательном движении гранул происходят их столкновения с обрабатываемой поверхностью детали. При этом столкновения между гранулами происходят также и во всем объеме рабочего контейнера, создавая таким образом для всего объема гранул равномерные условия протекания электрических процессов. При этом электрические процессы между деталью (анодом) и гранулами (катодом) происходят за счет контакта массы электропроводных гранул друг с другом и с находящимся под отрицательным потенциалом рабочего контейнера и/или введенных в массу гранул электродов (катодов), находящихся под отрицательным потенциалом. При столкновениях гранул с микровыступами на обрабатываемой поверхности детали происходит ионный унос массы с микровыступов, в результате чего происходит выравнивание поверхности, уменьшается ее шероховатость и происходит полирование поверхности.When implementing the method, the following processes occur. When the granules reciprocate, they collide with the workpiece surface. In this case, collisions between granules also occur in the entire volume of the working container, thus creating uniform conditions for the flow of electrical processes for the entire volume of granules. In this case, electrical processes between the part (anode) and granules (cathode) occur due to the contact of the mass of electrically conductive granules with each other and with the negative potential of the working container and / or the electrodes (cathodes) introduced into the mass of granules that are at a negative potential. In the collision of granules with microprotrusions on the workpiece surface, ionic ablation of the mass from microprotrusions occurs, as a result of which the surface is leveled, its roughness decreases and surface polishing occurs.

Пример. Обработке подвергали лопатки блиска из титанового сплава марки ВТ9. Обрабатываемые лопатки блиска последовательно погружали в рабочий контейнер с пористыми сферическими гранулами размерами от 0,6 до 0,8 мм, выполненными из сульфированного сополимера стирол-дивинилбензола. Полирование производили в среде аргона. В качестве электролита-заполнителя гранул использовали водный раствор смеси NH4F и KF при содержании NH4F - 6 г/л и KF - 33 г/л. Прикладывали к детали положительное, а к гранулам (через корпус контейнера) - отрицательное напряжение. Процесс полирования проводили при непрерывном колебательном движении гранул амплитудой 22 кГц. Процесс полирования проводили при плотности тока 1,8 А/см2.Example. Blisk blades of VT9 grade titanium alloy were subjected to treatment. The blisk blades to be processed were successively immersed in a working container with porous spherical granules from 0.6 to 0.8 mm in size, made of a sulfonated styrene-divinylbenzene copolymer. Polishing was performed in argon medium. An aqueous solution of a mixture of NH 4 F and KF with an NH 4 F content of 6 g / L and KF of 33 g / L was used as an electrolyte-filler of the granules. A positive voltage was applied to the part, and a negative voltage was applied to the granules (through the container body). The polishing process was carried out with continuous oscillatory motion of granules with an amplitude of 22 kHz. The polishing process was carried out at a current density of 1.8 A / cm 2 .

Условия обработки по способу-прототипу [WO 2017186992] были следующие. Взаимодействие лопаток блиска и гранул за счет вращения блиска в объеме гранул. Обрабатываемые лопатки погружали рабочий контейнер с пористыми сферическими гранулами размерами от 0,6 до 0,8 мм, выполненными из сульфированного сополимера стирол-дивинилбензола. Рабочий контейнер обеспечивал погружение сразу всех лопаток блиска в гранулы. Полирование производили в среде аргона. В качестве электролита-заполнителя гранул использовали водный раствор смеси NH4F и KF при содержании NH4F - 6 г/л и KF - 33 г/л. Прикладывали к детали положительное, а к гранулам (через корпус контейнера) - отрицательное напряжение. Процесс полирования проводилипри плотности тока 1,8 А/см2.The processing conditions of the prototype method [WO 2017186992] were as follows. The interaction of blades of blisk and granules due to the rotation of blisk in the volume of granules. The blades being processed immersed a working container with porous spherical granules from 0.6 to 0.8 mm in size, made of a sulfonated styrene-divinylbenzene copolymer. The working container ensured that all blisk blades were immersed in granules immediately. Polishing was performed in argon medium. An aqueous solution of a mixture of NH 4 F and KF with an NH 4 F content of 6 g / L and KF of 33 g / L was used as an electrolyte-filler of the granules. A positive voltage was applied to the part, and a negative voltage was applied to the granules (through the container body). The polishing process was carried out at a current density of 1.8 A / cm 2 .

Сравнивались величины шероховатости на различных участках детали после сравниваемых способах обработки. Исходная шероховатость поверхности деталей составляла Ra 0,72 мкм. После обработки разброс шероховатости на различных участках поверхности обработанных деталей составляла: для прототипа от Ra 0,16 мкм до Ra 0,32 мкм, для обработанных по предлагаемому способу от Ra 0,14 мкм до Ra 0,18 мкм. Кроме того, при обработке по способу-прототипу наблюдался перегрев среды гранул и блиска из-за необходимости использования большей энергии, поскольку площадь обработки в этом случае была значительно большей, чем по предлагаемому способу.Roughness values were compared in different parts of the part after the compared processing methods. The initial surface roughness of the parts was Ra 0.72 μm. After processing, the dispersion of roughness in different parts of the surface of the machined parts was: for the prototype from Ra 0.16 μm to Ra 0.32 μm, for processed according to the proposed method from Ra 0.14 μm to Ra 0.18 μm. In addition, when processing by the prototype method, overheating of the granules and blisk medium was observed due to the need to use more energy, since the processing area in this case was significantly larger than by the proposed method.

Кроме того, были проведены исследования следующих режимов обработки деталей из титановых сплава, (ВТ-1, ВТ3-1, ВТ8). За отрицательный результат принимался режим обработки дающий разброс значений шероховатости по поверхности детали более ΔRa 0, 05 мкм. Возвратно-поступательные движения гранул - удовлетворительный результат (У.Р.), обеспечение только трения гранул о поверхность обрабатываемой детали при ее полном погружении неудовлетворительный результат (Н.Р.).In addition, studies were carried out on the following modes of processing parts made of titanium alloy (VT-1, VT3-1, VT8). A processing mode giving a scatter of roughness values on the surface of the part of more than ΔRa 0.05 μm was taken as a negative result. The reciprocating motion of the granules is a satisfactory result (U.R.), providing only friction of the granules on the surface of the workpiece with its full immersion unsatisfactory result (N.R.).

Размеры и форма гранул: сферические частицы диаметром: 0,2 мм (Н.Р.), 0,4 мм (У.Р.), 0,6 мм (У.Р.), 0,8 мм (У.Р.), 1,2 мм (У.Р.), 0,14 мм (Н.Р.). Овальные частицы размерами от 0,3 до 1,4 мм. 0,2 мм (Н.Р.), 0,3 мм (У.Р.), 0,5 мм (У.Р.), 0,8 мм (У.Р.), 1,2 мм (У.Р.), 1,4 мм (У.Р.), 0,16 мм (Н.Р.).The size and shape of the granules: spherical particles with a diameter of 0.2 mm (N.R.), 0.4 mm (U.R.), 0.6 mm (U.R.), 0.8 mm (U.R .), 1.2 mm (U.R.), 0.14 mm (N.R.). Oval particles ranging in size from 0.3 to 1.4 mm. 0.2 mm (N.R.), 0.3 mm (U.R.), 0.5 mm (U.R.), 0.8 mm (U.R.), 1.2 mm (U .R.), 1.4 mm (U.R.), 0.16 mm (N.R.).

Улучшение качества электрополирования лопаток блиска по предлагаемому способу, во всех проведенных случаях обработки указывает на то, что использование способа электрополирования лопаток блиска, включающего следующие признаки: заполнение электропроводящими гранулами рабочего контейнера; закрепление блиска на держателе; погружении блиска в электропроводящие гранулы, заполняющие рабочий контейнер; подключении блиска к аноду, а гранул к катоду и полирование до получения заданной шероховатости поверхности лопаток блиска; погружение блиска в электропроводящие гранулы частично, охватывая только сегмент блиска; погружение на глубину, обеспечивающую полное погружение лопатки, находящейся в центре сегмента; приведение электропроводящих гранул в возвратно-поступательное движение в направлении вдоль спинки и корыта лопатки, обеспечивающем равномерное омывание электропроводящими гранулами спинки и корыта лопатки; вращение блиска относительно его оси со скоростью обеспечивающей полирование поверхности лопаток блиска до получения заданной шероховатости, по крайней мере за один цикл поворота блиска относительно его оси, а также использование следующих признаков способа: приведение электропроводящих гранул в возвратно-поступательное движение возвратно-поступательным движением рабочего контейнера; использование рабочего контейнера, выполненного из электропроводного материала, а подключение гранул к катоду производят за счет их контакта с поверхностью контейнера; в качестве гранул используют, либо сферические частицы диаметром от 0,4 до 1,2 мм, либо овальные частицы размерами от 0,3 до 1,4 мм; используют пористые гранулы из материала, обеспечивающего заполнение пор электролитом без образования пленки электролита на внешней поверхности гранулы; в качестве материала гранул используют сульфированный сополимер стирол-дивинилбензола; полирование осуществляют в среде аргона,, а в качестве блиска используют блиск турбины из титанового сплава, а в качестве электролита используют водный раствор смеси NH4F и KF при содержании NH4F - от 5 до 15 г/л и KF - от 30 до 50 г/л, позволяют достичь технического результата заявляемого способа - повышение качества и однородности обработки поверхности деталей.Improving the quality of electropolishing blisk blades by the proposed method, in all the processing cases, indicates that the use of the method of electropolishing blades blisk, which includes the following features: filling with electrically conductive granules of the working container; fixing blisk on the holder; immersing blisk in electrically conductive granules filling the working container; connecting the blisk to the anode, and the granules to the cathode and polishing to obtain the specified surface roughness of the blades of blisk; immersion of the blisk in electrically conductive granules partially, covering only the blisk segment; immersion to a depth that ensures complete immersion of the blade located in the center of the segment; bringing the electrically conductive granules into reciprocating motion in the direction along the back and trough of the blade, providing uniform washing of the electrically conductive granules of the back and trough of the blade; rotation of the blisk relative to its axis at a speed that polishes the surface of the blades of blisk until a specified roughness is obtained for at least one cycle of rotation of the blisk relative to its axis, as well as the use of the following features of the method: bringing the electrically conductive granules into the reciprocating movement by the reciprocating movement of the working container ; the use of a working container made of electrically conductive material, and the granules are connected to the cathode due to their contact with the surface of the container; as granules, either spherical particles with a diameter of 0.4 to 1.2 mm or oval particles with a size of 0.3 to 1.4 mm are used; use porous granules from a material that provides pore filling with electrolyte without forming an electrolyte film on the outer surface of the granule; as the material of the granules, a sulfonated styrene-divinylbenzene copolymer is used; Polishing is carried out in argon ,, and as used Blisk turbine blisks of a titanium alloy and the electrolyte is an aqueous solution of a mixture of NH 4 F and KF at a content of NH 4 F - from 5 to 15 g / l and KF - 30 to 50 g / l, allow to achieve the technical result of the proposed method is to improve the quality and uniformity of the surface treatment of parts.

Claims (6)

1. Способ электрополирования лопаток блиска, включающий заполнение электропроводящими гранулами рабочего контейнера, закрепление блиска на держателе, погружение блиска в электропроводящие гранулы, заполняющие рабочий контейнер и выполненные в виде пористых гранул из сульфированного сополимера стирол-дивинилбензола, поры которых заполнены электролитом без образования пленки электролита на внешней поверхности гранулы, подключение блиска к аноду, а гранул к катоду и полирование до получения заданной шероховатости поверхности лопаток блиска, отличающийся тем, что блиск погружают в электропроводящие гранулы частично на глубину, обеспечивающую полное погружение сегмента блиска с находящейся в его центре лопаткой, а электропроводящие гранулы приводят в непрерывное возвратно-поступательное движение амплитудой 22 кГц в направлении вдоль спинки и корыта лопатки, обеспечивающем равномерное омывание электропроводящими гранулами спинки и корыта лопатки, и вращают блиск относительно его оси со скоростью, обеспечивающей полирование поверхности лопаток блиска до получения заданной шероховатости по крайней мере за один цикл поворота блиска относительно его оси.1. A method of electropolishing blisk blades, including filling the conductive granules of the working container, securing the blisk on the holder, immersing the blisk in the electrically conductive granules filling the working container and made in the form of porous granules of a sulfonated styrene-divinylbenzene copolymer, the pores of which are filled with an electrolyte without forming an electrolyte film on the outer surface of the granules, connecting blisk to the anode, and the granules to the cathode and polishing to obtain a given surface roughness of the blades blisk, characterized in that the blisk is immersed in the electrically conductive granules partially to a depth, ensuring full immersion of the blisk segment with the blade located in its center, and the electrically conductive granules are driven in a continuous reciprocating motion with an amplitude of 22 kHz in the direction along the back and trough of the blade, which ensures uniform washing electrically conductive granules of the back and trough of the scapula, and rotate the blisk about its axis at a speed that polishes the surface of the blades of blisk until given roughness for at least one blisk rotation cycle relative to its axis. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что электропроводящие гранулы приводят в возвратно-поступательное движение возвратно-поступательным движением рабочего контейнера.2. The method according to p. 1, characterized in that the electrically conductive granules are driven in a reciprocating motion by the reciprocating movement of the working container. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют рабочий контейнер, выполненный из электропроводного материала, а подключение гранул к катоду производят за счет их контакта с поверхностью контейнера.3. The method according to p. 1, characterized in that they use a working container made of electrically conductive material, and the granules are connected to the cathode due to their contact with the surface of the container. 4. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что в качестве гранул используют сферические частицы диаметром от 0,4 до 1,2 мм или овальные частицы размерами от 0,3 до 1,4 мм.4. The method according to any one of paragraphs. 1-3, characterized in that as the granules use spherical particles with a diameter of from 0.4 to 1.2 mm or oval particles with sizes from 0.3 to 1.4 mm 5. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что полирование осуществляют в среде аргона, при этом в качестве блиска используют блиск турбины из титанового сплава, а в качестве электролита используют водный раствор смеси NH4F и KF при содержании NH4F - от 5 до 15 г/л и KF - от 30 до 50 г/л.5. The method according to any one of paragraphs. 1-3, characterized in that the polishing is carried out in an argon atmosphere, wherein as Blisk turbine blisks used titanium alloy, and the electrolyte is an aqueous solution of a mixture of NH 4 F and KF at a content of NH 4 F - from 5 to 15 g / l and KF - from 30 to 50 g / l. 6. Способ по п. 4, отличающийся тем, что полирование осуществляют в среде аргона, при этом в качестве блиска используют блиск турбины из титанового сплава, а в качестве электролита используют водный раствор смеси NH4F и KF при содержании NH4F - от 5 до 15 г/л и KF - от 30 до 50 г/л.6. The method according to p. 4, characterized in that the polishing is carried out in an argon atmosphere, while a blisk of a titanium alloy turbine is used as a blisk, and an aqueous solution of a mixture of NH 4 F and KF with an NH 4 F content of from 5 to 15 g / l and KF - from 30 to 50 g / l.
RU2018135780A 2018-10-09 2018-10-09 Blisk blades electropolishing method RU2700229C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018135780A RU2700229C1 (en) 2018-10-09 2018-10-09 Blisk blades electropolishing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018135780A RU2700229C1 (en) 2018-10-09 2018-10-09 Blisk blades electropolishing method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2700229C1 true RU2700229C1 (en) 2019-09-13

Family

ID=67989548

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018135780A RU2700229C1 (en) 2018-10-09 2018-10-09 Blisk blades electropolishing method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2700229C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2716330C1 (en) * 2019-11-20 2020-03-11 Аскар Джамилевич Мингажев Method of processing perforating holes and inner cavity of turbomachine blade
RU2730306C1 (en) * 2020-02-28 2020-08-21 Аскар Джамилевич Мингажев Method of dry electrically polishing of part
RU2765473C1 (en) * 2021-08-22 2022-01-31 Аскар Джамилевич Мингажев Method for dry ion polishing of internal surface of a part
RU2768077C1 (en) * 2021-08-23 2022-03-23 Аскар Джамилевич Мингажев Method for electropolishing of the internal surface of the part
RU2788444C2 (en) * 2021-05-25 2023-01-19 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет" Method for hardening of internal surfaces of part channels

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2461667C1 (en) * 2011-04-25 2012-09-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие Вакууммаш" Method of electrolytic-plasma grinding of parts from titanium and its alloys
RU2495966C1 (en) * 2012-07-03 2013-10-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Уралавиаспецтехнология" Method of grinding parts made from titanium alloys
WO2017186992A1 (en) * 2016-04-28 2017-11-02 Drylyte, S.L. Method for smoothing and polishing metals via ion transport by means of free solid bodies, and solid bodies for carrying out said method
RU2655563C1 (en) * 2017-08-18 2018-05-28 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" Method of the gas turbine engine blisk from titanium alloys protecting against dust abrasion erosion

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2461667C1 (en) * 2011-04-25 2012-09-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие Вакууммаш" Method of electrolytic-plasma grinding of parts from titanium and its alloys
RU2495966C1 (en) * 2012-07-03 2013-10-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Уралавиаспецтехнология" Method of grinding parts made from titanium alloys
WO2017186992A1 (en) * 2016-04-28 2017-11-02 Drylyte, S.L. Method for smoothing and polishing metals via ion transport by means of free solid bodies, and solid bodies for carrying out said method
RU2655563C1 (en) * 2017-08-18 2018-05-28 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" Method of the gas turbine engine blisk from titanium alloys protecting against dust abrasion erosion

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2716330C1 (en) * 2019-11-20 2020-03-11 Аскар Джамилевич Мингажев Method of processing perforating holes and inner cavity of turbomachine blade
RU2730306C1 (en) * 2020-02-28 2020-08-21 Аскар Джамилевич Мингажев Method of dry electrically polishing of part
RU2788444C2 (en) * 2021-05-25 2023-01-19 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет" Method for hardening of internal surfaces of part channels
RU2765473C1 (en) * 2021-08-22 2022-01-31 Аскар Джамилевич Мингажев Method for dry ion polishing of internal surface of a part
RU2768077C1 (en) * 2021-08-23 2022-03-23 Аскар Джамилевич Мингажев Method for electropolishing of the internal surface of the part
RU2799641C1 (en) * 2022-12-19 2023-07-07 Раис Калимуллович Давлеткулов Method of electropolishing of metal part with granules and installation for its implementation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2700229C1 (en) Blisk blades electropolishing method
RU2694941C1 (en) Blisk blades electropolishing method and working container for its implementation
US11697154B2 (en) Polishing method for inner wall of hollow metal part
Xu et al. Electrochemical machining of high-temperature titanium alloy Ti60
RU2697757C1 (en) Method for dry local electropolishing blisk blades and working container for its implementation
RU2699495C1 (en) Blisk blades serially electropolishing method and working container for its implementation
US5074970A (en) Method for applying an abrasive layer to titanium alloy compressor airfoils
RU2700226C1 (en) Method of electropolishing of metal part
Du et al. Research on the electrolytic-magnetic abrasive finishing of nickel-based superalloy GH4169
CN111032929A (en) H2SO4Use as electrolyte in a method for smoothing and polishing metals by ion transport through free solids
RU2734206C1 (en) Method of ion polishing part
RU2697751C1 (en) Method of making perforated holes in a hollow blade of a turbine from heat-resistant alloy
RU2694684C1 (en) Method for electrolytic-plasma polishing of blisk blades of turbomachines and an elastic cover for its implementation
CN107999908B (en) Manufacturing method of micro-pit array
RU2715396C1 (en) Method for electric polishing of gte blade of alloyed steel and device for its implementation
RU2715395C1 (en) Blisk blades electropolishing method and device for its implementation
RU2710087C1 (en) Method of processing perforated holes in hollow blades of turbomachine and installation for its implementation
RU2724734C1 (en) Method of electropolishing part
RU2697759C1 (en) Method of electrochemical treatment of internal channel of metal part and electrode-tool for its implementation
RU2731705C1 (en) Method of electropolishing of metal part
RU2693235C1 (en) Device for electrolytic-plasma polishing of blisk blades
RU2693236C1 (en) Method of polishing blisk blades of gas turbine engine made of titanium alloys
RU2719217C1 (en) Method of electrically polishing a mono-wheel with blades and device for its implementation
RU2715398C1 (en) Method of electropolishing part
RU2730306C1 (en) Method of dry electrically polishing of part